CN116900442A - 用于igbt模块的固定工装及igbt模块组装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于IGBT模块的固定工装及IGBT模块组装工艺，IGBT模块组装工艺具有能够一次性实现多个DBC板与多个功率端子、多根高温线进行定位焊接的优点。用于IGBT模块的固定工装包括上治具、下治具、固定板和压盖，下治具具有一结构平面，结构平面开设有多个供基板定位的第一容置腔，上治具设有多个供功率端子定位的第一定位孔和供高温线定位的第二定位孔，固定板开设有结构窗口，上治具与下治具可拆卸地叠合连接，功率端子、高温线在上治具与下治具叠合连接时各与DBC板的焊接部位相接触，固定板在上治具与下治具叠合连接时受上治具和下治具的共同夹紧，压盖可拆卸地叠装于上治具，压盖上安装有多个压紧件，压紧件在压盖叠装于上治具时压紧功率端子。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及IGBT模块组装工艺。
背景技术
如图1和图2所示，现有的IGBT模块包括基板01、外壳02、功率端子03、信号端子04、高温线05、铜桥06、压环07和螺母08，基板01上设有DBC板09，功率端子03、高温线05以及铜桥06通过回流焊的方式组装到DBC板09，信号端子04与高温线05通过焊接的方式进行电连接，使用密封胶将基板01和外壳02粘接到一起，螺母08嵌装于外壳02，压环07装入基板01和外壳02内。
现有组装IGBT模块工艺是，首先将DBC板需要焊接功率端子、铜桥和高温线的部位通过人工或设备的方式涂上一定量的锡膏，再将功率端子、铜桥和高温线插入到焊接治具内，接着将DBC板也装到焊接治具内，最后将组装好的焊接治具放入回流炉内进行回流。回流完成后通过拆卸夹具将模块从焊接治具内取出，从而完成功率端子、铜桥和高温线的焊接。完成焊接后，将信号端子装于端子座，端子座安装于基板，对信号端子和高温线进行焊接，使信号端子与高温线导通，使用密封胶将基板和外壳粘接到一起，将功率端子穿出外壳的部分折弯，接着嵌装螺母，压环装入基板和外壳内。但上述工艺存在一些问题，一次只能生产一件，生产效率低，制约了生产。且功率端子与DBC板的焊接部位接触不紧密，功率端子存在焊接不良的情况。
因此，亟需提供能一次性将多个DBC板、多个功率端子和多根高温线进行定位焊接的固定装置及IGBT模块组装工艺来克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供能一次性实现将多个基板、多个功率端子和多根高温线进行定位的固定工装。
本发明的另一目的在于提供能一次性实现将多个基板、多个功率端子和多根高温线进行定位焊接的IGBT模块组装工艺。
为实现上述的第一个目的，本发明提供了一种IGBT模块组装工艺，其用于IGBT模块的组装。IGBT模块包括基板、外壳、功率端子、高温线、信号端子、压环和螺母，基板上设有DBC板，其特征在于，IGBT模块组装工艺包括以下步骤：
1)下治具正向放置，将多个基板分别装入对应的第一容置腔，在DBC板需要焊接的部位涂上锡膏，操作上治具翻转而反向放置，将多个功率端子装入对应的第一定位孔，将多根高温线装入对应的第二定位孔；
2)将固定板贴装于结构平面；
3)操作下治具翻转，将反向放置的下治具叠装到上治具，功率端子、高温线各与DBC板上涂有锡膏的部位相接触；
4)操作叠装后的上治具和下治具同时翻转180°，使上治具与下治具同时正向放置；
5)将压盖叠装于上治具，压紧件将功率端子压紧；
6)将功率端子、高温线各焊接于DBC板；
7)焊接后拆除压盖、上治具、下治具和固定板，得到多个模块初体；
8)对高温线和信号端子进行焊接；
9)对模块初体与外壳进行组装；
10)螺丝和压环的安装。
较佳地，IGBT模块还包括铜桥，于第1)步中，将多个铜桥装入对应的第二容置腔，于第3)步中，铜桥与DBC板上涂有锡膏的部位相接触，于第6)步中，将铜桥焊接于DBC板。
较佳地，于第6)步中，将叠装后的上治具和下治具一起送入回焊炉进行回流焊，使功率端子、高温线和铜桥各焊接到DBC板。
较佳地，于第8)步中，还包括将信号端子安装于端子座，并且将端子座组装于基板。
较佳地，于第9)步中，在外壳的边缘进行点胶，之后将外壳粘接到模块初体的基板，在第9)步和第10)步之间还进行灌胶操作。
较佳地，在第9)步和第10)步骤之间进行灌胶操作后，接着进行真空干燥和高温固化，得到半成品。
较佳地，得到半成品后，将螺母嵌装于外壳，将压环装入外壳和基板内，对功率端子伸出外壳的部分进行折弯。
与现有技术相比，使用本发明的IGBT模块组装工艺，能够同时实现多个功率端子、高温线和铜桥各与DBC板的焊接，只需一次上料、翻转和焊接便能加工出多个模块初体，提高加工效率。加工出模块初体后，之后的组装基本与现有技术相同。模块初体的制造属于生产瓶颈所在，本发明通过在上治具一次上料功率端子、高温线和铜桥，在下治具上料基板，接着进行翻转后，能够一次性加工出多个模块初体，突破生产瓶颈。另外，使用压盖叠装于上治具，上治具上的压紧件将功率端子压紧，使得功率端子抵紧于DBC板上要焊接的部位，保证功率端子符合要求地焊接于DBC板上要焊接的部位。
为实现上述的另一目的，本发明还提供了一种用于IGBT模块的固定工装，其于对多个功率端子、多根高温线和多个基板进行定位，基板上设有DBC板。固定工装包括上治具、下治具、固定板和压盖，下治具具有一结构平面，结构平面开设有多个供基板定位的第一容置腔，上治具设有多个供功率端子定位的第一定位孔和供高温线定位的第二定位孔，固定板可分离地贴装于结构平面，固定板开设有结构窗口，DBC板在固定板贴装于结构平面时经结构窗口露出，上治具与下治具可拆卸地叠合连接，功率端子、高温线在上治具与下治具叠合连接时各与DBC板的焊接部位相接触，固定板在上治具与下治具叠合连接时受上治具和下治具的共同夹紧，使固定板压紧基板从而限制基板脱出第一容置腔，压盖可拆卸地叠装于上治具，压盖上安装有多个压紧件，压紧件在压盖叠装于上治具时压紧功率端子，使功率端子抵紧于DBC板的焊接部位。
较佳地，本发明的用于IGBT模块的固定工装还用于对多个铜桥进行定位，上治具还设有多个供铜桥定位的第二容置腔，功率端子、高温线和铜桥在上治具与下治具叠合连接时各与DBC板的焊接部位相接触。
较佳地，固定板开设有多个呈矩阵式布置的结构窗口，下治具在结构平面形成有结构凸起，固定板开设有供结构凸起对插定位的对接定位孔，结构凸起在固定板贴装于结构平面时插入对接定位孔。
可理解的是，使用本发明的固定工装进行加工时，上治具与下治具叠合连接，上治具所装载的功率端子、高温线和铜桥分别与下治具所承载的每一基板上的DBC板相接触，故而实现多个DBC板与多个功率端子、高温线和铜桥的对接定位，后续能一次性进行多个DBC板与多个功率端子、高温线和铜桥的焊接，有效提升加工效率。同时，使用压盖叠装于上治具，压盖上的压紧件将功率端子压紧，使得功率端子抵紧DBC板上的焊接部位，避免功率端子的焊接不良。
附图说明
图1是本发明的IGBT模块的零件组装流程图。
图2是本发明的IGBT模块的立体分解图。
图3是本发明的下治具的立体图。
图4是将基板装入图3所示的下治具的第一容置腔后的立体图。
图5是本发明的固定板的立体图。
图6是将图5所示的固定板贴装于图3所示的下治具的结构平面后的立体图。
图7是将上治具反向放置后，将功率端子装入第一定位孔，将高温线装入第二定位孔，将铜桥装入第二容置腔后的立体图。
图8是图7所示的上治具正向放置时的立体图。
图9是操作图6所示的下治具反向放置后将下治具叠合连接到图7所示的处于反向放置的上治具的立体图。
图10是将图9所示的结构翻转180°后的立体图。
图11是本发明的压盖的立体图。
图12是将图11所示的压盖叠装到图10所示结构的立体图。
图13是图12所示结构的主视图。
图14是本发明的模块初体的立体图。
具体实施方式
为了详细说明本发明的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明提供可一种用于IGBT模块的固定工装100。IGBT模块是背景技术提及到的结构，即IGBT模块包括基板01、外壳02、功率端子03、信号端子04、高温线05、铜桥06、压环07和螺母08。基板01上设有DBC板09。本发明所提供的用于IGBT模块的固定工装100同时对多个功率端子03、多根高温线05、多个铜桥06各与多个基板01进行定位。
如图3至图12所示，本发明的固定工装100包括上治具10、下治具20、固定板30和压盖40。下治具20具有一结构平面21，结构平面21开设有供基板01定位的第一容置腔22。上治具10设有多个供功率端子03定位的第一定位孔11、供高温线05定位的第二定位孔12和供铜桥06定位的第二容置腔13。固定板30可分离地贴装于结构平面21。固定板30开设有结构窗口31，DBC板09在固定板30贴装于结构平面21时经结构窗口31露出。上治具10和下治具20可拆卸地叠合连接。功率端子03、高温线05和铜桥06在上治具10与下治具20叠合连接时各与DBC板09的焊接部位相接触，固定板30在上治具10与下治具20叠合连接时受上治具10和下治具20的共同夹紧，使固定板30压紧基板01从而限制基板01脱离第一容置腔22。压盖40可拆卸地叠装于上治具10，压盖40上安装有多个压紧件41，压紧件41在压盖40叠装于上治具10时压紧功率端子03，使功率端子03抵紧于DBC板09的焊接部位。
使用本发明的固定工装100进行加工时，上治具10与下治具20叠合连接，上治具10所装载的功率端子03、高温线05和铜桥06分别与下治具20所承载的每一基板01上的DBC板09相接触，故而实现多个DBC板09与多个功率端子03、高温线05和铜桥06的对接定位，后续能一次性进行多个DBC板09与多个功率端子03、高温线05和铜桥06的焊接，有效提升加工效率。同时，使用压盖40叠装于上治具10，压盖40上的压紧件41将功率端子03压紧，使得功率端子03抵紧DBC板09上的焊接部位，避免功率端子03的焊接不良。
如图5和图6所示，固定板30开设有多个呈矩阵式布置的结构窗口31，DBC板09从对应的结构窗口31露出。为加强对固定板30的定位，下治具20在结构平面21形成有结构凸起23，固定板30开设有供结构凸起23对插定位的对接定位孔32，结构凸起23在固定板30贴装于结构平面21时插入对接定位孔32。
要指出的是，如图1、图2和图14所示，1个DBC板09上焊接有多个功率端子03，多根高温线05和若干数量的铜桥06。具体包括3个功率端子03、4根高温线05和1个铜桥06，但不以此为限，根据实际需要，可对数量进行调整。
上基板01时，需要将下治具20正向放置，如3所示，此时第一容置腔22开口朝上，目的是为了方便将基板01装入对应的第一容置腔22中。如图7所示也需要将上治具10反向放置，目的是为了方便将功率端子03装入第一定位孔11，并方便将铜桥06装入第二容置腔13，并方便将高温线05装入第二定位孔12。之后，操作上治具10与下治具20叠装，如图10所示，使得功率端子03、高温线05和铜桥06各与DBC板09上的焊接部位相接触。
如图5至图10所示，能够理解的是，上治具10与下治具20进行叠装时，必有一者需要进行翻转，然而上治具10所装载的各零件(功率端子03、高温线05和铜桥06的数量总和)远多于下治具20所承载的基板01的数量，因此对上治具10进行翻转时需要由足够、充分的措施才能阻止各零件的脱落，难度大。相较之下，下治具20所装载的基板01的数量少，因此翻转下治具20的难度相对要低很多，通过将固定板30贴装于结构平面21，固定板30阻挡基板01脱出第一容置腔22，便能阻挡基板01的脱落，在满足要求的情况下降低了作业难度。
以下结合附图说明本发明的IGBT模块组装工艺，其包括以下步骤：
(1)如图3和图4所示，下治具20正向放置，将多个基板01分别装入对应的第一容置腔22，在DBC板09需要焊接的部位涂上锡膏。如图7所示，操作上治具10翻转而反向放置，将多个功率端子03装入对应的第一定位孔11，将经裁切分段后的多根高温线05装入对应的第二定位孔12，将多个铜桥06装入第二容置腔13；
(2)如图5和图6所示，将固定板30贴装于结构平面21；此时固定板30将基板01压紧；
(3)如图9所示。操作下治具20翻转，将反向放置的下治具20叠装到上治具10。在翻转下治具20的过程中，由于固定板30的阻挡，基板01不会掉落，使得功率端子03，高温线05和铜桥06各与DBC板09上涂有锡膏的部位相接触；
(4)如图10所示，操作叠装后的上治具10和下治具20同时翻转180°，使上治具10和下治具20同时正向放置；此时，功率端子03、高温线05和铜桥06在上，DBC板09在下；
(5)如图11和图12所示，将压盖40叠装于上治具10，压紧件41将功率端子03压紧，从而使功率端子03抵紧DBC板09上需要焊接的部位；
(6)将叠装后的上治具10和下治具20一起送入回焊炉，使功率端子03、高温线05和铜桥06各焊接于DBC板09；
(7)焊接后拆除上拆除压盖40、上治具10、下治具20和固定板30，此时得到如图14所示的模块初体；
(8)如图1所示，将信号端子04安装于端子座021，并且将端子座021组装于基板01；
(9)对高温线05和信号端子04进行焊接。该步骤中，通过手工焊接或机器焊接的方式对高温线05和信号端子04进行焊接，使高温线05与信号端子04导通(这个过程可通过折弯高温线05而使高温线05与信号端子04接上)；
(10)如图1所示，模块初体与外壳02进行组装，在外壳02的边缘进行点胶，之后将外壳02粘接到模块初体的基板01，使得外壳02与基板01粘合到一起；
(11)如图1所示，进行灌胶操作，接着进行真空干燥和高温固化，得到半成品；
(12)如图1所示，得到半成品后，将螺母08嵌装于外壳02，将压环07装入外壳02和基板01内，将功率端子03伸出外壳02的部分进行折弯。
使用本发明的IGBT模块组装工艺，能够同时实现多个功率端子03、高温线05和铜桥06各与DBC板09的焊接，只需一次上料、翻转和焊接便能加工出多个模块初体，提高加工效率。加工出模块初体后，之后的组装基本与现有技术相同。模块初体的制造属于生产瓶颈所在，本发明通过在上治具10一次上料功率端子03、高温线05和铜桥06，在下治具20上料基板01，接着进行翻转后，能够一次性加工出多个模块初体，突破生产瓶颈。
另外，使用压盖40叠装于上治具10，上治具10上的压紧件41将功率端子03压紧，使得功率端子03抵紧于DBC板09上要焊接的部位，保证功率端子03符合要求地焊接于DBC板09上要焊接的部位。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，均属于本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种IGBT模块组装工艺，用于IGBT模块的组装，所述IGBT模块包括基板、外壳、功率端子、高温线、信号端子、压环和螺母，所述基板上设有DBC板，其特征在于，所述IGBT模块组装工艺包括以下步骤：
1)下治具正向放置，将多个基板分别装入对应的第一容置腔，在DBC板需要焊接的部位涂上锡膏，操作上治具翻转而反向放置，将多个功率端子装入对应的第一定位孔，将多根高温线装入对应的第二定位孔；
2)将固定板贴装于结构平面；
3)操作下治具翻转，将反向放置的下治具叠装到上治具，功率端子、高温线各与DBC板上涂有锡膏的部位相接触；
4)操作叠装后的上治具和下治具同时翻转180°，使上治具与下治具同时正向放置；
5)将压盖叠装于所述上治具，压紧件将功率端子压紧；
6)将功率端子、高温线各焊接于DBC板；
7)焊接后拆除压盖、上治具、下治具和固定板，得到多个模块初体；
8)对高温线和信号端子进行焊接；
9)对模块初体与外壳进行组装；
10)螺丝和压环的安装。
2.根据权利要求1所述的IGBT模块组装工艺，其特征在于，所述IGBT模块还包括铜桥，于第1)步中，将多个铜桥装入对应的第二容置腔，于第3)步中，铜桥与DBC板上涂有锡膏的部位相接触，于第6)步中，将铜桥焊接于DBC板。
3.根据权利要求2所述的IGBT模块组装工艺，其特征在于，于第6)步中，将叠装后的上治具和下治具一起送入回焊炉进行回流焊，使功率端子、高温线和铜桥各焊接到DBC板。
4.根据权利要求1所述的IGBT模块组装工艺，其特征在于，于第8)步中，还包括将信号端子安装于端子座，并且将端子座组装于基板。
5.根据权利要求1所述的IGBT模块组装工艺，其特征在于，于第9)步中，在外壳的边缘进行点胶，之后将外壳粘接到模块初体的基板，在第9)步和第10)步之间还进行灌胶操作。
6.根据权利要求5所述的IGBT模块组装工艺，其特征在于，在第9)步和第10)步骤之间进行灌胶操作后，接着进行真空干燥和高温固化，得到半成品。
7.根据权利要求6所述的IGBT模块组装工艺，其特征在于，得到半成品后，将螺母嵌装于外壳，将压环装入外壳和基板内，对功率端子伸出外壳的部分进行折弯。
8.一种用于IGBT模块的固定工装，用于对多个功率端子、多根高温线和多个基板进行定位，所述基板上设有DBC板，其特征在于，所述固定工装包括上治具、下治具、固定板和压盖，所述下治具具有一结构平面，所述结构平面开设有多个供基板定位的第一容置腔，所述上治具设有多个供所述功率端子定位的第一定位孔和供高温线定位的第二定位孔，所述固定板可分离地贴装于所述结构平面，所述固定板开设有结构窗口，所述DBC板在所述固定板贴装于所述结构平面时经所述结构窗口露出，所述上治具与所述下治具可拆卸地叠合连接，所述功率端子、高温线在所述上治具与所述下治具叠合连接时各与所述DBC板的焊接部位相接触，所述固定板在所述上治具与所述下治具叠合连接时受所述上治具和所述下治具的共同夹紧，使所述固定板压紧所述基板从而限制所述基板脱出所述第一容置腔，所述压盖可拆卸地叠装于所述上治具，所述压盖上安装有多个压紧件，所述压紧件在所述压盖叠装于所述上治具时压紧所述功率端子，使所述功率端子抵紧于所述DBC板的焊接部位。
9.根据权利要求8所述的用于IGBT模块的固定工装，其特征在于，还用于对多个铜桥进行定位，所述上治具还设有多个供铜桥定位的第二容置腔，所述功率端子、高温线和铜桥在所述上治具与所述下治具叠合连接时各与所述DBC板的焊接部位相接触。
10.根据权利要求8所述的用于IGBT模块的固定工装，其特征在于，所述固定板开设有多个呈矩阵式布置的结构窗口，所述下治具在所述结构平面形成有结构凸起，所述固定板开设有供所述结构凸起对插定位的对接定位孔，所述结构凸起在所述固定板贴装于所述结构平面时插入所述对接定位孔。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117878047A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 四川遂芯微电子股份有限公司 | 用于光伏整流器基板的定位治具、夹持及转移装置 |
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2023
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